3.5.2.4. Системы автоматического контроля

Автоматический контроль (автоконтроль) устанавливает соответствие между состоянием объекта контроля и заданной нормой без непосредственного участия человека.

Соответствие может устанавливаться для данного или для будущего состояния (прогнозирующий контроль).

Автоконтроль освобождает человека от утомительных рутинных операций в самых разнообразных сферах его деятельности: на транспорте, в сельском хозяйстве, при научных исследованиях, обучении и т.д.

Необходимым условием осуществления автоконтроля в любом его применении является знание установленной нормы.

Норма может быть выражена в количественной или качественной форме.

В последнем случае нормой может быть, например, определенное качество усвоения материала при обучении. В дальнейшем ограничимся автоконтролем с нормой только в количественнойформе.

Функции систем автоконтроля. При автоконтроле, в отличие от автоматических измерений, нет необходимости знать численные значения контролируемых величин, достаточно установить значения абсолютного или относительного допуска на отклонение от нормы (например, не больше чем на 5, 10, 20 % или на 10... 15 %).

Отклонение за пределы установленной нормы вызывают предупредительный, аварийный или другие сигналы.

Формирование таких сигналов является одной из главных функций автоконтроля.

Система автоконтроля - это комплекс устройств, осуществляющих автоматический контроль одной или большого количества величин, требующих значительной обработки информации для суждения об отклонении от установленной нормы.

Промышленные системы автоконтроля различают в зависимости от того, что в них контролируется: сырье, готовая продукция, процесс производства или процесс эксплуатации.

В реальных системах устанавливаемое допустимое отклонение от нормы, например в процентах, во много раз больше погрешностей измерительных систем (5...20% вместо 0,2...2,5%).

Поэтому информационная ёмкость систем автоконтроля соответственно меньше, чем систем измерения, т.е. по сравнению с измерительными в системах автоконтроля имеет место "сжатие" информации.

Если же допустимое относительное отклонение от нормы равно погрешности измерений, "сжатия" информации нет.

В подавляющем большинстве случаев системы автоконтроля совмещают функции контроля и измерения, т.е. являются контрольно-измерительными системами.

Они выполняют функции контроля, а в случае необходимости расширить информацию о контролируемом параметре осуществляют процесс измерения.

Структуры систем контроля. Структурные схемы систем автоматического контроля большого количества величин приведены на рисунках а, б:

Рис. Структурные схемы систем автоматического контроля с аналоговой нормой: а - с одним коммутатором; 6 - с двумя коммутаторами

Они похожи на схемы измерительных систем. Здесь тоже фигурные скобки обозначают наличие 1... п одинаковых узлов внутри скобок.

На рисунках а, 6 контролируемые величины выражаются в аналоговой форме.

В отличие от рассмотренных ранее измерительных систем, здесь на элемент сравнения подается не мера, а норма, кроме того, на выходе сравнивающего устройства включено устройство формирования сигналов ФС, формирующее сигнал отклонения от заданной нормы, который отражается и (или) записывается.

Схема (а) на следующем рисунке может быть реализована с параллельным или последовательным сбором информации:

Рис. Структурная схема многоточечной системы автоматического контроля:

а - с одним коммутатором; б - с двумя коммутаторами

В первом случае она выражается в n параллельно работающих каналах автоконтроля с n датчиками, n элементами сравнения, n уставками (нормами), n узлами ФС и n устройствами отображения информации.

Во втором случае при последовательном сборе информации на выходе n датчиков и на входе n уставок включаются коммутаторы, работающие синхронно и синфазно (рис. б).

В системах автоконтроля, реализуемых по указанной схеме, норма должна храниться в аналоговой форме, что связано с техническими трудностями.

Для устранения этого недостатка хранение нормы осуществляется в цифровой форме (магнитная и другая запись), а между устройством хранения нормы и элементом сравнения включается цифроаналоговый преобразователь (рис. а):

Рис. Структурные схемы систем автоматического контроля с включением цифроаналогового (а) и аналого-цифрового (б) преобразователей

Возможен и другой вариант хранения нормы в цифровой форме, но с аналого-цифровым преобразователем на выходе датчиков и устройством сравнения в цифровой форме, например, в виде дешифратора кодов (рис. б).

Системы автоконтроля часто выполняют дополнительные функции, не имеющие прямого отношения к автоконтролю.

К ним относятся:

- промежуточные преобразования сигналов;

- формирование тестовых (испытательных) сигналов;

- операция счета (изделий и т.п.);

- измерения (аналоговые или цифровые);

- математическая обработка результатов контроля для прогнозирования и выполнения других операций;

- диагностические функции.

Системы автоматического контроля, в которых имеются два устройства сравнения типа "больше - меньше", называются системами допускового контроля.

В подобных системах возможно изменение зоны (уставки) в процессе контроля, при этом создается представление о степени близости контролируемой величины к интересующему состоянию. Такие системы принято называть системами спорадического контроля.